現(xiàn)代專用運(yùn)算放大器　

摘要：由于各種場景的應(yīng)用要求不同，運(yùn)算放大器不斷演變，如今已經(jīng)有多種專用類別。過去許多外置元件的運(yùn)算放大器應(yīng)用，現(xiàn)在完全集成在一個(gè)芯片上或共同封裝在一起。設(shè)計(jì)人員不再需要考慮各個(gè)器件的變化，因?yàn)楝F(xiàn)代制造支持大量可預(yù)測的性能。

　　任何制造商的運(yùn)算放大器的典型清單都包含幾十個(gè)，甚至數(shù)百個(gè)元件。對電子設(shè)計(jì)人員的要求不斷演變，現(xiàn)有這么多運(yùn)算放大器顯示了它們可以如此多種多樣。優(yōu)先任何給定的規(guī)格總會導(dǎo)致其它規(guī)格的折中。例如，高速運(yùn)算放大器通常會比低帶寬的消耗更大的功率。每種應(yīng)用有它自身的要求，這種微小的平衡是解釋“完美”的運(yùn)算放大器存在的原因。運(yùn)算放大器在過去70多年已經(jīng)存在，這些要求已導(dǎo)致產(chǎn)生這么多元件。但是，如果您交叉參照一些制造商，通常會顯示4種常見的、廣泛類別的運(yùn)算放大器——通用運(yùn)算放大器、高速運(yùn)算放大器、精密運(yùn)算放大器和低功耗運(yùn)算放大器。檢視這些類別可讓我們知道當(dāng)今設(shè)計(jì)人員正在尋求什么樣的運(yùn)算放大器。

　　所有運(yùn)算放大器的目標(biāo)是在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)好的性能——大開環(huán)增益、共模抑制和電源抑制。每種應(yīng)用還將有它自身的一套電源電壓和輸入及輸出動態(tài)范圍要求。性能在關(guān)鍵領(lǐng)域的增強(qiáng)產(chǎn)生了高度專業(yè)化的運(yùn)算放大器類別。一般而言，高速運(yùn)算放大器將專注于寬帶寬(≥50 MHz)，而精密和低功耗運(yùn)算放大器將分別專注于低偏移(≤1 mV)和低靜態(tài)電流(< 1 mA)。通用運(yùn)算放大器將不專注于這些領(lǐng)域中的任何一個(gè)。這些規(guī)格不相斥;一款運(yùn)算放大器可屬于多種類別。這些專用器件被創(chuàng)建，因?yàn)楣こ處熜枰獙⑵溆糜谒麄兊脑O(shè)計(jì)。

不同類別運(yùn)算放大器的應(yīng)用

　　高速運(yùn)算放大器有寬的帶寬和快速的轉(zhuǎn)換率。這些通常用來驅(qū)動高速模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。這些器件如名稱所示，用于要求很快速地采樣模擬信號的應(yīng)用?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)和視頻都使用高速元件。用于制造這些器件的一些技術(shù)導(dǎo)致組成運(yùn)算放大器的器件中電源電流增加或尺寸增加。高速運(yùn)算放大器往往會產(chǎn)生更多的靜態(tài)電流，可驅(qū)動更多的輸出電流以保持快速轉(zhuǎn)換率。

　　精密運(yùn)算放大器包括那些有低偏置電壓和低偏置溫漂的器件。這些器件采用自動調(diào)零技術(shù)，其中一個(gè)單獨(dú)的放大器用于抵消主放大器固有的偏置。結(jié)果是大大減小偏置，從幾毫伏到幾十微伏或更小。許多反饋控制和功率監(jiān)測系統(tǒng)得益于由偏置電壓減小誤差。這好處的代價(jià)是增加自動調(diào)零電路所用的功率。許多最低偏置的放大器也使低帶寬偏向直流應(yīng)用。

　　低功耗運(yùn)算放大器由為電子產(chǎn)品增加能效的要求而產(chǎn)生。這些運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)始于低功耗的考慮。這也支持更小的封裝用于空間受限的設(shè)計(jì)。制造商技術(shù)的改進(jìn)已產(chǎn)生許多不需要犧牲太多性能的低功耗運(yùn)算放大器。然而，隨著功耗要求降低，權(quán)衡變得與高速運(yùn)算放大器相悖：更低靜態(tài)電流減小轉(zhuǎn)換速率和輸出驅(qū)動電流。

現(xiàn)代運(yùn)算放大器的趨勢

　　現(xiàn)代運(yùn)算放大器的另一趨勢是這些器件中的許多都不是嚴(yán)格意義上的運(yùn)算放大器。過去許多外置元件的運(yùn)算放大器應(yīng)用，現(xiàn)在完全集成在一個(gè)芯片上或共同封裝在一起。設(shè)計(jì)人員不再需要考慮各個(gè)器件的變化，因?yàn)楝F(xiàn)代制造支持大量可預(yù)測的性能。當(dāng)今大多運(yùn)算放大器是內(nèi)部補(bǔ)償?shù)?，也就是定義了頻率響應(yīng)和增益帶寬。電流檢測、儀表和差分放大器是在運(yùn)算放大器范圍內(nèi)的一些應(yīng)用電路，因?yàn)槲覀兘裉熘浪鼈?。它們也往往歸為所提及的類別之一。例如，電流檢測和儀表放大器通常是精密產(chǎn)品。

　　運(yùn)算放大器理所當(dāng)然地作為模擬電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵構(gòu)建模塊。它們?nèi)匀粨?dān)此作用，但技術(shù)創(chuàng)新已使運(yùn)算放大器能擴(kuò)展超越一個(gè)大宗商品器件所具有的性能。安森美半導(dǎo)體的專利器件包括精密NCS325/NCS333、低功耗NCS20062/82/92、高轉(zhuǎn)換率NCS2003/NCS20072和即將推出的電流檢測NCS210和NCS401。設(shè)計(jì)人員正不斷地尋求整合更多功能，制造商期待通過更佳的技術(shù)和設(shè)計(jì)解決這些問題。從而產(chǎn)生獨(dú)特的、高度專業(yè)化的產(chǎn)品，僅表面上類似于傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器。

本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第8期第18頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。